JPS62266885A - Gas laser apparatus - Google Patents

Gas laser apparatus

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JPS62266885A
JPS62266885A JP11135986A JP11135986A JPS62266885A JP S62266885 A JPS62266885 A JP S62266885A JP 11135986 A JP11135986 A JP 11135986A JP 11135986 A JP11135986 A JP 11135986A JP S62266885 A JPS62266885 A JP S62266885A
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JP
Japan
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gas
laser
discharge
radiator
electrode
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Pending
Application number
JP11135986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Takebe
武部 慎
Kiyoo Matsuno
松野 清伯
Ryoichi Notomi
良一 納富
Tatsuya Ariga
達也 有我
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62266885A publication Critical patent/JPS62266885A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to oscillate high power output laser as a whole, by providing a gas cooling radiator between two or more sets of discharge electrode pairs, always cooling laser gas, which is sent to a space between discharge electrodes located on the downstream side, and preventing the decrease in amplification action of light. CONSTITUTION:A laser-gas cooling radiator 11 is provided between two sets of discharge-electrode pairs 3-1 and 3-2 and 3'-1 and 3'-2 so as to cross the flowing direction of gas. Laser gas is made to flow in the direction of an arrow 6 in an airtight container 1. At first, the gas is cooled by a heat exchanger 4. The laser gas, whose temperature is made low, flows into a discharge space 7-1, which is formed by the electrode pair 3-1 and 3-2 on the upstream side of the gas. The gas is excited, and laser light is oscillated and generated. The gas, which has passed the discharge sapce 7-1, and whose temperature becomes high, is sent into a discharge space 7-2, which is formed by the electrode pair 3'-1 and 3'-2 on the downstream side. The laser gas is cooled through the radiator 11, and the temperature is lowered. Therefore, the amplification action of the laser light is not so decreased, and effective oscillation is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、大出力でかつコンパクトなガスレーザ発振器
を装備する、特にガスの流れ方向と放電方向が直交する
二軸直交形成は三軸直交形のガスレーザ装置に関するも
のである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is equipped with a high-output and compact gas laser oscillator, and in particular, the two-axis orthogonal formation in which the gas flow direction and the discharge direction are orthogonal is a three-axis orthogonal type. The present invention relates to a gas laser device.

(従来の技術) 従来のガスをレーザ媒質とする気体循環形レーザ装置は
、当該ガスの流れ方向、放電方向及びレーザビーム軸方
向の組合せにより、■三方向が一致する軸流形■いずれ
か二方向が一致し、残る一方向が先の二方向と直交する
二軸直交形■三方向がいずれも互に直交する三軸直交形
の工形式に分けられる。
(Prior art) Conventional gas circulation laser devices that use gas as a laser medium can be either an axial flow type in which the three directions coincide, or two depending on the combination of the gas flow direction, discharge direction, and laser beam axis direction. It can be divided into two types: two-axes orthogonal type, in which the directions are the same, and one remaining direction is orthogonal to the previous two directions; (2) three-axis orthogonal type, in which all three directions are orthogonal to each other.

本発明が対象と干るのは、上記工形式のうち■の軸流形
を除いたもので、即ち二軸直交形成は三軸直交形の気体
循環形レーザ装置(以下、ガスレーザ装置という、)で
ある。
The present invention is applicable to the above-mentioned processing types except for the axial flow type (①), that is, the two-axis orthogonal formation is a three-axis orthogonal type gas circulation type laser device (hereinafter referred to as a gas laser device). It is.

第4図に示(7たものがその代表的な三軸直交形ガスレ
ーザ装置におけるレーザ発振器である。
The laser oscillator shown in FIG. 4 is a typical three-axis orthogonal gas laser device.

これを概説すると、1は気密容器であり、内部のレーザ
媒質であるガス(壇下、レーザガストイう。)と外気と
を隔離すると共に、同容器1の内部には各種のレーザ発
振部材が納められている。
To outline this, 1 is an airtight container that isolates the gas (laser gas toy) that is the internal laser medium from the outside air, and houses various laser oscillation members inside the container 1. It is being

この発振部材としては、図示せぬ全反射鏡及び部分透過
管に挾まれて、上下に相対向する電極対からなる放電電
極部3があり、前記相対向する電離間の間隙部で放電空
間7を形成する。前記放電電極部3には外部の電源2か
ら放電電力が注入される。
As this oscillating member, there is a discharge electrode section 3 which is sandwiched between a total reflection mirror and a partial transmission tube (not shown) and is composed of a pair of vertically opposing electrodes. form. Discharge power is injected into the discharge electrode portion 3 from an external power source 2 .

4は熱交換器、5は送風機であり、6で示す矢印はレー
ザガスの流れる方向を示17ている。
4 is a heat exchanger, 5 is a blower, and the arrow 6 indicates the direction in which the laser gas flows.

以上の構成において、気密容器1内に封じ込められたレ
ーザガスは送風機5により放電空間7内へと送り込まれ
、同空間7内で放電によって励起されてレーザ発振を行
ない、レーザビームとかつて部分透過鏡から外部へと取
り出される。前記放電空間7内に送り込まれたレーザガ
スは、同放電空間7内で高温となり同空間フから流出す
る。この流出したレーザガスは熱交換器4に案内されて
冷却され、再び送風機5に戻る。
In the above configuration, the laser gas sealed in the airtight container 1 is sent into the discharge space 7 by the blower 5, is excited by the discharge in the space 7, performs laser oscillation, and is separated from the laser beam by the partially transmitting mirror. taken out to the outside. The laser gas sent into the discharge space 7 reaches a high temperature within the discharge space 7 and flows out from the discharge space 7. This outflowing laser gas is guided to the heat exchanger 4, cooled, and returned to the blower 5 again.

このようにして、レーザガスは図示矢印6の方向で気密
容器7内を強制的に回流することKなる。
In this way, the laser gas is forced to circulate within the airtight container 7 in the direction of the arrow 6 shown in the figure.

さて、上記した発振されて外部に取り出されるレーザビ
ームは、そのモーF制御のための操作ヲ何ら行わ々い状
態にあっては、一般にマルチモードと呼ばれる光軸に垂
直な断面に複数のピークを持つ光の強度分布を有してい
る。しかるに、切断加工々どには、光軸の中心にビーり
が集まっているシングルモーYが最適であるとされてい
る。
Now, the above-mentioned laser beam that is oscillated and taken out to the outside has multiple peaks in the cross section perpendicular to the optical axis, which is generally called multimode, when no operation is performed to control the mode F. It has a light intensity distribution. However, it is said that the single mole Y, in which the bead is concentrated at the center of the optical axis, is most suitable for cutting operations.

このシングルモーrは回折損失を大きくすることによっ
て得られ、この回折損失はフレネル数NFで表わされ、
一般にフレネル数NF の値が小さい程回折損失は大き
く々る。
This single Mor r is obtained by increasing the diffraction loss, and this diffraction loss is expressed by the Fresnel number NF,
Generally, the smaller the Fresnel number NF, the greater the diffraction loss.

フレネル数Npけ次式により求められる。It is determined by the Fresnel number Np quadratic formula.

Np=π ただし、a:レーザのビーム径、λ:レーザ光の波長、
d:共振器間の光路 従って、一般的にシングルモードを得ようとすルニは、
レーザのビーム径を小さくし、共振器間の光路を長くと
るようだすれば良い。
Np=π, where a: laser beam diameter, λ: laser beam wavelength,
d: Optical path between resonators Therefore, in general, Luni trying to obtain a single mode is
All you have to do is make the laser beam diameter smaller and make the optical path between the resonators longer.

そのため、従来一般に行われているのは光路に絞りを入
れることと、光路を大角くとるようにすることである。
For this reason, what has generally been done in the past is to put an aperture in the optical path and to make the optical path wide.

このうち、絞りを入れるとレーザ出力が極端に減少し、
特に大出力レーザを得ようとするにはこの絞りにのみ依
存することは得策でないため、前記光路を長くする努力
もなされている。
Of these, when the aperture is tightened, the laser output decreases dramatically,
Particularly when trying to obtain a high-output laser, it is not a good idea to rely solely on this aperture, so efforts are being made to lengthen the optical path.

第8図はその一例を示し、放電電極3−1 、3−2に
挾まれた放電空間内をレーザビームがコの字状に折り曲
げられ、往復するように構成されている。
FIG. 8 shows an example of this, in which a laser beam is bent into a U-shape and reciprocates within a discharge space sandwiched between discharge electrodes 3-1 and 3-2.

即ち、図示例では上下に相対向して配置された放tt極
3−1.3−2の間に形成される放電空間を縦に広くと
ると共に、両電極3−1 、3−2の長手方向一端側に
全反射鏡9及び部分透過鏡lOを同一面上で上下に並設
置1、同他端@には2個の全反射鏡を上下にかつ互に4
5°の角度なもって相対向する如く配設して、レーザビ
ームの光路を放電領域の2倍にしようとするものである
That is, in the illustrated example, the discharge space formed between the discharge electrodes 3-1 and 3-2, which are arranged vertically opposite to each other, is widened vertically, and the longitudinal sides of both electrodes 3-1 and 3-2 are widened. At one end of the direction, a total reflection mirror 9 and a partial transmission mirror 10 are installed vertically on the same surface 1, and at the other end, two total reflection mirrors are installed vertically and mutually 4.
They are arranged so as to face each other at an angle of 5°, in order to make the optical path of the laser beam twice as long as the discharge area.

第7図(blけ第8図に示十例に対応中る放電部におけ
る断面図を示すもので、一般的には同図(atに断面で
示す如く、レーザビームの光路が一対の放電電極3−1
 、3−2間の放電空間内をその巾方向IC平行して折
り返すように構成されているものである。
Figure 7 shows a cross-sectional view of the discharge section corresponding to the ten examples shown in Figure 8, and generally, as shown in the cross-section in Figure 8, the optical path of the laser beam is connected to a pair of discharge electrodes. 3-1
, 3-2, the inside of the discharge space is folded back parallel to the width direction IC.

そして、この方式が従来一般に採用されている方式であ
る。
This method is a method generally employed in the past.

しかるに、以上の如く光路を限られた1つの放電空間内
で折り返させるてしても限度があって、現状以上に光路
長さを大魚くすることは困難になってきている。
However, even if the optical path is turned back within one limited discharge space as described above, there is a limit, and it is becoming difficult to increase the optical path length even more than the current situation.

ところで、このようなガスレーザ装置にあっては、ガス
温度がレーザ出力に大きな影響を与えること本知られて
いる。
By the way, in such a gas laser device, it is known that the gas temperature has a large effect on the laser output.

その理由を炭酸ガスレーザの場合を例にとって説明−す
る。一般に炭酸ガスレーザのレーザガス成分はC□、 
、 He e Ntが混合された基本ガスからなってお
り、このうち特に励起・発振に関与するのはCO,とN
、のガスである〇 第5図によってそのメカニズムについて説明すると、基
底準位にあるCOl及びN、 Fi放電プラズマ中の電
子との衝突によね上位の振動単位に励起されるが、レー
ザ遷移に直接寄与するCO2の上位準位(001>への
励起は、CO,の基底準位<000>分子と励起された
窒素分子との衝突によるエネルギー移乗が支配的である
The reason for this will be explained using the case of a carbon dioxide laser as an example. Generally, the laser gas components of carbon dioxide laser are C□,
, He e Nt are mixed basic gases, among which CO and N are particularly involved in excitation and oscillation.
, which is a gas of The excitation of the contributing CO2 to the upper level (001>) is dominated by energy transfer due to collision between the base level <000> molecule of CO and the excited nitrogen molecule.

こうして励起されたCO2分子が下位のく100〉に遷
移する際に10.6μmの波長をもつレーザ光を放出し
、<(110>準位及び〈020〉準位をgて基底準位
<:0OO)へと緩和する。
When the CO2 molecules excited in this way transit to the lower 100〉 level, they emit a laser beam with a wavelength of 10.6 μm, and convert the 〈(110〉 level and the 〈020〉 level to the ground level <: 0OO).

そして、ガス温度が上昇すると(010)準位へとps
 g′J起され易くなり、その準位に滞在する分子が増
加(7、(100)単位にある分子の緩和を妨げるよう
になる。
Then, as the gas temperature rises, ps shifts to the (010) level.
g′J becomes more likely to occur, and the molecules staying at that level increasingly interfere with the relaxation of molecules at (7, (100)) units.

この準位間の分布温度のガス依存性か第6図に示されて
いる。同図により、温度の上昇に伴い<1Qo)準位の
分子密度が増加し、(Noot−8100)で示される
線により明らかな如((001)準位から<t a O
>準位への遷移が急激に減少する。7ここで、レーザ光
を放出する割合を示す誘導放σ丁 比率は一般に(NOOI−N100)−で与えられ、h
ν また光が励起領域を黛 だけ進んだときの光強度の増加
分△■は(NOOI−N+0O)fσ△X となるもの
である。ただし、N0OI及びN100は夫& <00
1>準位及び<100〉準位にある分子数、σは誘導放
出断面積(1個のphotonを誘発しつる範囲)、工
は光強度、hはブランクの定数、νはレーザ光の周波数
か示U7ている。
The dependence of the temperature distribution between the levels on the gas is shown in FIG. The figure shows that as the temperature rises, the molecular density at the <1Qo) level increases, and as is clear from the line indicated by (Noot-8100), it increases from the (001) level to <t a O
>Transition to the level decreases rapidly. 7Here, the stimulated emission ratio, which indicates the rate at which laser light is emitted, is generally given by (NOOI-N100)-, and h
ν Further, the increase in the light intensity △■ when the light travels through the excitation region by 1 is (NOOI-N+0O)fσ△X. However, N0OI and N100 are husband &<00
The number of molecules in the 1> level and the <100> level, σ is the stimulated emission cross section (the range that induces one photon), k is the light intensity, h is the blank constant, and ν is the frequency of the laser beam. It shows U7.

このよって、レーザ光の強度は(NOOI−N100)
に比例するものであるが、上述し第6図で明らかな如く
温度が上昇すると(NOOI−N100)の値が急激に
減少I7出力も大巾に減少することとなるので、レーザ
ガスは可能な限り低温に保たれることが望ましい。
Therefore, the intensity of the laser beam is (NOOI-N100)
However, as mentioned above and as shown in Figure 6, when the temperature rises, the value of (NOOI-N100) decreases rapidly and the I7 output also decreases significantly, so the laser gas is It is desirable to keep it at a low temperature.

そこで、従来から放電空間内へ送り込むガスはその前段
階で熱交換器により冷却して低温化し、この低温ガスに
対して放電することにより、(N001−N100)の
値を大きくとるようにして光増幅の増大を図っている。
Therefore, conventionally, the gas sent into the discharge space is cooled to a low temperature by a heat exchanger beforehand, and by discharging against this low-temperature gas, the value of (N001-N100) is increased. We are trying to increase amplification.

一方、第7図に示し既述した如く放電空間7内ではレー
ザビームを往復させて光路を長くし、切断加工等に適す
るシングルモードな得ようとしている。第7図(a)は
一対の放電電極3−1 、3−2に挾まれた放電空間7
内をレーザビームが同一水平面上を二列となって進む場
合で、第7図(blけ同じ< 一対の放電電極3−1.
3−2間の放電空間7内を同一鉛直面上にレーザビーム
が二列と々って進む場合を示している。
On the other hand, as shown in FIG. 7 and described above, the laser beam is reciprocated within the discharge space 7 to lengthen the optical path, thereby obtaining a single mode suitable for cutting and the like. FIG. 7(a) shows a discharge space 7 sandwiched between a pair of discharge electrodes 3-1 and 3-2.
In this case, the laser beam travels in two rows on the same horizontal plane.
This shows a case in which two laser beams travel in two rows on the same vertical plane within the discharge space 7 between 3 and 2.

前者の場合には、電極間の間隔を必要最小限に設定でき
、従って放電に必要な注入電力は少なくてよいため、電
源も左程に大型化する必要はないが、反面レーザガス流
の下流側にあるビーム8−2部分では、上流側のビーム
8−1部分で一度放電により高温化されたガスに対し2
て放電がなされることと々るため、この部分では上記(
NOOL−N100)の値が激減E7、光の増幅作用本
大巾に減少する。他方、後者の場合には、2本のビーム
8−1 、8−2部分には常時冷却された低温ガスが同
時に流れており、この低温ガスに対1.て放電がなされ
るため光の増幅作用も大巾に増大させられる。しかし、
この場合には電極間の間隔を大きくせざるを得す、この
ことは放電開始電圧をかなり高くする必要に迫られるこ
とになり、結果的に電源を大型化せざるを得ないという
問題点があって殆んど採用されていないのが現状である
In the former case, the spacing between the electrodes can be set to the minimum necessary, and therefore the injection power required for discharge is small, so the power supply does not need to be as large as the left. In the beam 8-2 section located on the upstream side, 2
In this part, the above (
The value of NOOL-N100) is drastically reduced E7, and the light amplification effect is greatly reduced. On the other hand, in the latter case, constantly cooled low-temperature gas is flowing simultaneously through the two beams 8-1 and 8-2, and the low-temperature gas is supplied with a pair of 1. Since the discharge is caused by the discharge, the light amplification effect is also greatly increased. but,
In this case, the distance between the electrodes has to be increased, which means that the discharge starting voltage has to be considerably higher, which results in the problem of having to increase the size of the power supply. The current situation is that it is hardly ever adopted.

(発明が解決しようとする問題点) このように、従来のレーザガスの流れ方向と放電方向が
直交する形式のガスレーザ装置にあっては、切断加工等
に有効なシングルモードが得難く、そのための対策と1
2て励起領域内での光路の長さを太きくすべくレーザビ
ームを同励起領域内でコ字型に折り返すように構成して
いるが、その一つの方式である電極間隙を広くとり、レ
ーザガス流が同一鉛直面内を上下に進むようにl−たも
のは〜レーザ発振の増大に有効ではあるものの電源を大
型化せざるを得す実用に耐えることができず、一般的に
は他の方式である電極間隙を必要最小限にとり、放電空
間内をレーザビームが同一水平面上を二列に進むように
したものが採用されている。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional gas laser device in which the flow direction of the laser gas and the discharge direction are perpendicular to each other, it is difficult to obtain a single mode that is effective for cutting, etc., and countermeasures have been taken to solve this problem. and 1
2) In order to increase the length of the optical path within the excitation region, the laser beam is configured to be folded back in a U-shape within the excitation region. Although it is effective for increasing laser oscillation, it cannot withstand practical use because it requires a larger power supply, and other methods are generally used. The gap between the electrodes is kept to the minimum necessary, and the laser beam is made to travel in two rows on the same horizontal plane within the discharge space.

しかるに、この後者の方式にあっては、電源を小型化す
ることが可能ではあるが、レーザビームがガスの流れ方
向に直交して二列となるため、ガスの下流側の光路では
上流側で一度放電を受けて高温化されたガスに対して放
電がなされることになり、レーザ光の増幅作用が激減す
るという問題点を有していた。
However, in this latter method, although it is possible to downsize the power supply, the laser beams are arranged in two rows perpendicular to the gas flow direction, so the optical path on the downstream side of the gas is different from the one on the upstream side. The problem is that the gas that has been heated to a high temperature after being discharged is discharged, and the amplification effect of the laser beam is drastically reduced.

本発明は、これらの点に鑑み鋭意開発したもので、電極
間の間隙及び電源を従来と同様に設定17、かつ光路を
従来と同等或はそれ以上に長くとって、しかもレーザ光
の増幅作用を減少させない大出力のシングルモードが得
られるコンlξクト々ガヌレーザ装置を提供しようとす
るものである。
The present invention has been developed with great effort in view of these points, and has the same settings17 as the gap between the electrodes and the power source as before, the optical path that is equal to or longer than the conventional one, and the amplification effect of the laser beam. The object of the present invention is to provide a compact Gannulas laser device that can obtain a high-output single mode without reducing the power.

(問題点を解決するための手段) このため、本発明はガスの流れ方向と放電方向が直交す
る形式のガスレーザ装置において、放電電極対の二組以
上をガスの流れ面を一致させて並設すると共に、前記各
組の電極対の間にガス冷却用ラジェータを介在させるこ
とを構成として、これを上記問題点の解決手段とするも
のである。
(Means for Solving the Problems) Therefore, the present invention provides a gas laser device in which the gas flow direction and the discharge direction are perpendicular to each other, in which two or more pairs of discharge electrodes are arranged side by side with their gas flow surfaces aligned. In addition, a gas cooling radiator is interposed between each pair of electrodes, and this is a means for solving the above problems.

(作用) 二組以上の放電電極対の間にガス冷却用ラジェータを介
装したため、ガスの流れ方向に対して、下流側に位置す
る放電電極間に送り込まれるレーザガスは常に冷却され
た状態にあるため、光の増幅作用の減少を最少限に抑制
でき全体として大出力のレーザが発振できることになる
(Function) Since a gas cooling radiator is interposed between two or more pairs of discharge electrodes, the laser gas sent between the discharge electrodes located on the downstream side with respect to the gas flow direction is always in a cooled state. Therefore, the decrease in the light amplification effect can be suppressed to a minimum, and a laser with high output can be oscillated as a whole.

また、レーザガスの励起領域内の光路長は、上記電極対
の組数を設定すれば任意の長さKとることができ、従来
の光路長よりも長くすることが可能となって、その分フ
レネル数を小さくでき理想的なシングルモードが得易く
なる。
In addition, the optical path length in the excitation region of the laser gas can be any length K by setting the number of electrode pairs mentioned above, making it possible to make the optical path length longer than the conventional optical path length, which allows Fresnel The number can be reduced, making it easier to obtain an ideal single mode.

(実施例) 以下、本発明て係るガスレーザ装置の一実施例を図面を
参照1.つつ説明する8 第1咽は本発明の実施例である三軸直交形ガスソー−1
t!装置の概要を示す図であり、第2図はそのl(−入
断面を示12、第3図は同放電電極部の詳細を示してい
る。
(Embodiment) An embodiment of the gas laser device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 8 The first part is a three-axis orthogonal gas saw 1 which is an embodiment of the present invention.
T! FIG. 2 is a diagram showing an outline of the device, and FIG. 2 shows a cross-section of the same (12), and FIG. 3 shows details of the discharge electrode section.

まず、本実施例を第1図及び第2図によって概説すると
、lはレーザガス及び各種レーザ発振部材が納められた
気密容器、2は前記気密容器1内に配設された放電電極
に放電電力を注入する電源である。前記レーザ部材とし
ては、前記放電電極の他に熱交換器4と送風機5があり
、夫々ガスの流れ方向6に向けて順次配設されている。
First, to outline this embodiment with reference to FIGS. 1 and 2, 1 is an airtight container in which a laser gas and various laser oscillation members are housed, and 2 is a discharge power supply to a discharge electrode disposed in the airtight container 1. This is the power source to be injected. In addition to the discharge electrode, the laser member includes a heat exchanger 4 and a blower 5, which are arranged in sequence in the gas flow direction 6.

本実施例では、上記各部材に加えてレーザガス冷却用ラ
ジェータ11が気密容器1内に装着されている。同レー
ザガス冷却用ラジェータ11は二組の放電電極対3−1
.3−2及び3’−1,3’−2の間に挾まれてガスの
流れ方向に直交して配設される。図示例では前記電極対
を二組として例示したが、必要に応じて二組以上を並設
子ることができる。その場合には、前記レーザガス冷却
用ラジェータの数も増えることは当然である。
In this embodiment, a laser gas cooling radiator 11 is installed in the airtight container 1 in addition to the above-mentioned members. The laser gas cooling radiator 11 has two pairs of discharge electrodes 3-1.
.. 3-2, 3'-1, and 3'-2, and is disposed perpendicular to the gas flow direction. In the illustrated example, two sets of the electrode pairs are illustrated, but two or more sets can be arranged side by side if necessary. In that case, it goes without saying that the number of laser gas cooling radiators will also increase.

前記二組の放電電極対3−1 、3−2及び3’−1、
3’−2は各放電空間が同一平面上で、かつ放電方向が
ガスの流れ方向に直交する如く並設される。
the two sets of discharge electrode pairs 3-1, 3-2 and 3'-1;
3'-2 are arranged in parallel so that each discharge space is on the same plane and the discharge direction is perpendicular to the gas flow direction.

そ1.て、各電極対3−1.3−2及び3’−1,3’
−2の長手方向両側には、第2図に示す如く3個の全反
射鏡9と1個の部分透過鏡10が配設されて、レーザビ
ームの光路が各[極3−1 、3−2及びご−1,3’
−2内をコ字型に折れ曲がるようにされる。
Part 1. and each electrode pair 3-1, 3-2 and 3'-1, 3'
As shown in FIG. 2, three total reflection mirrors 9 and one partial transmission mirror 10 are disposed on both sides of the laser beam in the longitudinal direction of the laser beam. 2 and 1, 3'
-2 is bent into a U-shape.

次に、上記放電電極部の構造を第3図によって詳述中る
と、各電極3−1 、3−2 、3’−1、3’−2は
夫々絶縁性の材料で構成された電極ホルダ12−1.1
2−2.12−3.12−4  にその−面を表出し7
て埋設固定され、該電極ホルダは二組の電極対同志を例
えば4本の支柱14−1.14−2.1.i−3,14
−4をもって支持するようにし、同時に2組4本のt体
ホルダのうち下部側の2本の電極ホル〃゛な1枚の絶縁
性ボーに13に固着支持する。更に、当該;ビード]3
には2組の電極ホルダ対12−1 、12−2及び12
−3.12−4間にラジェータ11を支柱15を介1−
て固設している。第3図には前記ラジェータ11の一例
が示されている。
Next, the structure of the discharge electrode section will be explained in detail with reference to FIG. Holder 12-1.1
2-2.12-3.12-4 Express the - side 7
The electrode holder supports two pairs of electrodes by, for example, four pillars 14-1.14-2.1. i-3,14
-4, and at the same time, the two sets of four T-body holders are fixedly supported by one insulating board 13, which is the lower two electrode holders. Furthermore, the said; bead] 3
There are two pairs of electrode holders 12-1, 12-2 and 12.
-3. Install the radiator 11 between 12 and 4 via the support 15.
It is permanently installed. FIG. 3 shows an example of the radiator 11.

図示例てよるとラジェータ11は電jホルダ12−1〜
12−4  の長手方向に向けて波形・ンこ形成さ°h
内部が通液を可能とした板状体を、上下方向に所定の間
隙をもって多層て積層し、各板状体は冷媒の注入管11
′及び図示せぬ排出管によって結合一体化されている。
According to the illustrated example, the radiator 11 is connected to electric j holders 12-1 to 12-1.
12-4 Waveform/corrugation is formed in the longitudinal direction of the
Plate-like bodies whose interiors allow liquid to pass through are stacked in multiple layers with a predetermined gap in the vertical direction, and each plate-like body is connected to a refrigerant injection pipe 11.
' and a discharge pipe (not shown).

前記冷媒としては、例えば液体酸素、液体窒素等が使わ
れる。
As the refrigerant, for example, liquid oxygen, liquid nitrogen, etc. are used.

なお、ここでラジェータ、支柱等の構成材料としては、
例えば合成樹脂等の絶縁性物質が採用されることは当然
のこととして理解されよう。寸た、ラジェータの構造も
図示のものにμl?るものではなく、轟業者であれば容
易に他のm造、例えばノ・ニカムコア等が採用し、得る
The constituent materials for the radiator, pillars, etc. are as follows:
For example, it will be understood that an insulating material such as synthetic resin is used as a matter of course. By the way, is the structure of the radiator μl as shown? It is not something that can be achieved by a manufacturer, but can be easily adopted by other manufacturers such as No. 1 Nikam Core.

本実施例は以上の構成をとることばより、いま気密容器
1円でレーザガスを送風機5により第1図矢印6の方向
に回流させつつ、二組の放電電極対3−1.3−2及び
3’−1、3’−2に電源2から放電電力を注入させて
放電させると、まず熱交換器4により冷却されて低温化
lまたレーザガスがガスの上流側の電極対3−1 、3
−2により形成される放電空間7−1内に流入し、ここ
で励起・発振されてレーザ光を発生する。この放電空間
7−1内を通過して窩温化(、たガスは、二組の電極対
の中間に位置するガス冷却用フンニーfを通り−C勢文
挾が行われ、再び低温化17て下流側め電極対3’−1
、3’−2間π形成されふ放電空間7−2内へと送り込
オれる。レーザガスは前記下加、側の放1!空間7−2
内で再度励起・発振されてレーザ光を発生することにな
るが、ここに送り込才れるレーザガスは上述の如くラジ
ェータ11を通って冷却されて降温されているため、レ
ーザ光の垢幅作甲が余by少せずに効率的な発振がなさ
れる。そして、これらのレーザ光は両電極対をコ字型に
折れ曲けられて進むことになるから、少なくとも従来の
光路長が確保されることにもなる。
In this embodiment, with the above-mentioned configuration, the laser gas is circulated in the direction of the arrow 6 in FIG. When discharge power is injected into '-1 and 3'-2 from the power supply 2 to cause discharge, the laser gas is first cooled by the heat exchanger 4 and lowered in temperature, and the laser gas is transferred to the electrode pair 3-1 and 3 on the upstream side of the gas.
-2, and is excited and oscillated there to generate laser light. The gas that passes through this discharge space 7-1 and heats up the cavity passes through the gas cooling fan located between the two electrode pairs, and is then cooled again (17). Downstream side electrode pair 3'-1
, 3'-2 is formed with π and is fed into the discharge space 7-2. The laser gas is lowered and released on the side! Space 7-2
The laser gas is excited and oscillated again in the radiator 11 to generate laser light, but the laser gas sent here is cooled and cooled down through the radiator 11 as mentioned above, so the width of the laser light is reduced. Efficient oscillation is achieved without any extra effort. Since these laser beams travel by bending the electrode pairs into a U-shape, at least the conventional optical path length is ensured.

即ち、本実施例によれば二組の励起区間で十分にレーザ
ガスの励起・発振がIll調に起り、従来の同種@置と
同等の仕様をもってレーザ出力を大巾に高めることを可
能とし、同時に従来と同様のシングルモードを得ること
を可能とするものである。
In other words, according to this embodiment, excitation and oscillation of the laser gas occur sufficiently in the two sets of excitation sections, making it possible to greatly increase the laser output with the same specifications as the conventional similar @placement, and at the same time. This makes it possible to obtain a single mode similar to the conventional one.

ここで、図示例では放?!t’を極対を二組とI7た例
を示1.たが、これを三組以上としてその間に夫々ラジ
ェータを介装′+几ば、更に出力が増大すると共にその
分光路が延びるため、より理屈的なシングルモード′が
得られみことンこ外ふ。
Here, in the illustrated example, is the radiation? ! An example in which t' has two pole pairs and I7 is shown below.1. However, if three or more sets of these are used and a radiator is inserted between each set, the output will further increase and the optical path will be lengthened, so a more logical single mode can be obtained. .

(発明の効果) 以上、詳細に説明17た如く本発明によれば、並設置、
た二組以上の電極対の間にガス冷却用のラジェータを介
装することにより、各放電空間内に送り込1れるレーザ
ガスは常時低温状態を維持できることになり、レーザ光
の増幅作用が大巾に増加するものである。更に、放電領
域内の光路長は、前記電極対の組数な設定することによ
り任意の長さをとることが可能となり、同時に前記大出
力が得易くなり、従来に比較してより理想的なシングル
モードをもつ大出力のレーザビームを得ることができる
(Effects of the Invention) As described above in detail 17, according to the present invention, parallel installation,
By interposing a radiator for gas cooling between two or more pairs of electrodes, the laser gas fed into each discharge space can be maintained at a constant low temperature, and the amplification effect of the laser light is greatly increased. This is expected to increase. Furthermore, the optical path length within the discharge region can be set to any desired length by setting the number of electrode pairs, and at the same time it becomes easier to obtain the large output, making it more ideal than before. A high-power laser beam with a single mode can be obtained.

そ17て、低連の構成及び作用から理解される如く、本
発明装置は従来の装置に簡単な構造上の変更を加えるの
みで足り、電源その他も従来と同様のものをそのまま使
用できるので、大型化せずコスト面の9担も少なく、か
つ電力を最大限有効に活用できるものである。
17. As can be understood from the structure and operation of the low chain, the device of the present invention requires only simple structural changes to the conventional device, and the same power source and other components as the conventional device can be used as is. It does not need to be large-sized, requires less cost, and can utilize electric power to the maximum extent possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

MXx図は本発明の一実施例であるガスレーザ装置の概
要を示す断面図、第2図は第1図のA−人矢視平面図、
第3図は本実施例装置に係る放電電極部の詳細斜視図、
第4図は従来のガスレーザ装置の概要を示す断面図、第
5図は炭酸ガスレーザの励起原理説明図、第6図はCO
□分子の各レイルの相対分布を温度の関数として表わし
た図、第7図(al(blは従来の放電空間内を進む2
列のレーザビームを示す断面図、第8図は第7図(b)
に対応する側面図である。 図の主要部分の説明
Figure MXx is a sectional view showing an outline of a gas laser device that is an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a plan view taken from the A-person arrow in Figure 1.
FIG. 3 is a detailed perspective view of the discharge electrode section according to the device of this embodiment;
Figure 4 is a sectional view showing the outline of a conventional gas laser device, Figure 5 is a diagram explaining the excitation principle of a carbon dioxide laser, and Figure 6 is a CO
□A diagram showing the relative distribution of each rail of molecules as a function of temperature, Figure 7 (al (bl is the conventional 2
A cross-sectional view showing a row of laser beams, FIG. 8 is FIG. 7(b)
FIG. Description of main parts of diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ガスの流れ方向と放電方向が直交する形式のガスレーザ
装置において、放電電極対の二組以上をガス流れ面を一
致させて並設すると共に、前記各組の電極対の間にガス
冷却用ラジエータを介在させることを特徴とするガスレ
ーザ装置。
In a gas laser device in which the gas flow direction and the discharge direction are perpendicular to each other, two or more pairs of discharge electrodes are arranged in parallel with their gas flow surfaces aligned, and a gas cooling radiator is provided between each pair of electrodes. A gas laser device characterized by intervening.
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